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Die Bedeutung von
Mineralstaub in der Atmosphäre
Redaktion
/ idw / Pressemitteilung des Leibniz-Instituts für Troposphärenforschung e. V.
astronews.com
4. Oktober 2023
Eine neue Forschungsgruppe hat sich zum Ziel gesetzt, den Einfluss der komplexen
Form von Mineralstaubpartikeln in der Atmosphäre auf die Streuung von Licht zu
erforschen, um so die Bedeutung des Mineralstaubs für Wetter und Klima besser
vermessen zu können. Die Ergebnisse dürften auch für künftige
Satellitenmissionen von Bedeutung sein.
Das neue "Optische Labor für
Lidaranwendungen" (OLALA) wird im Gebäude des
TROPOS-Wolkenturms aufgebaut und später dazu beitragen, den
Einfluss von Wüstenstaub auf die Streuung von Licht und damit
auf das Klima besser zu verstehen.
Foto: Tilo Arnhold, TROPOS [Großansicht] |
In den großen Wüsten der Erde werden jedes Jahr viele Tonnen Mineralstaub
aufgewirbelt, von denen ein bedeutender Teil in der Atmosphäre weit über die
Wüsten hinaus transportiert wird, beispielsweise von der Sahara bis nach
Mitteleuropa. In der Atmosphäre beeinflussen die Staubpartikel die Wolken- und
Niederschlagsbildung, den Strahlungshaushalt der Erde sowie die Gesundheit der
Menschen - auch weit entfernt von den Quellregionen. Eine wichtige
Informationsquelle für die Forschenden ist die Fernerkundung mittels der
Lidartechnik, denn sie ermöglicht höhenaufgelöste Messungen von Mineralstaub in
der Atmosphäre.
Lidar steht für "light detection and ranging" und ist eine dem Radar
verwandte Methode zur Fernerkundung: Lidar-Systeme senden kurze Laserpulse aus
und messen anschließend das aus der Atmosphäre zurückgestreute Licht. Aus der
Laufzeit der Signale und der Lichtgeschwindigkeit wird die Entfernung zum Ort
der Streuung berechnet. Das Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS)
betreibt solche Lidargeräte in Leipzig, an den Staubquellen in Tadschikistan,
Israel, auf Zypern und den Kapverdischen Inseln im Atlantik sowie auf
Forschungsschiffen, um den Staubtransport besser zu verstehen. In naher Zukunft
wird es ein weiteres Lidargerät im Weltraum geben, welches globale Beobachtungen
liefern wird: Die europäische Weltraumorganisation ESA bereitet die
Satellitenmission EarthCARE vor, welche im Frühling 2024 starten soll und an der
Forschende des TROPOS beteiligt sind.
Allerdings steht die Fernerkundung von Mineralstaub vor der Herausforderung,
dass diese Partikel bei näherem Hinsehen durch eine komplexe und unregelmäßige
Form gekennzeichnet sind. Diese Form bestimmt die Streueigenschaften und damit
die Messergebnisse der Fernerkundung. An dieser Stelle möchte eine neue
Forschungsgruppe ansetzen und in Leipzig ein neues Labor zur Untersuchung der
Mineralstaubpartikel aufbauen, das "Optische Labor für Lidaranwendungen" OLALA.
Dr. Moritz Haarig wird zusammen mit Dr. Markus Hartmann, der Doktorandin Esha
Semwal und einem/er weiteren Doktorand/in verschiedenste Mineralstaubpartikel
aus den Wüsten der Erde nach Leipzig bringen, um sie hier genauer zu
untersuchen. Dazu sind ein komplexer optischer Aufbau und eine sorgfältige
Aufbereitung der Staubproben notwendig.
Dabei kann die Gruppe auf bestehende Expertise am Leibniz-Institut für
Troposphärenforschung zurückgreifen, insbesondere auf Gefrierexperimente mit
Staubpartikeln im Wolkenlabor oder auf die Entwicklung von optischen Systemen
wie den Lidargeräten. Die Gruppe wird mit Experten an der TU Darmstadt, den
Universitäten von Lyon und Lille in Frankreich und der Universität Wyoming in
den USA zusammenarbeiten.
Das große Ziel ist es, die im Labor gewonnen Erkenntnisse zu einer besseren
Beschreibung der unregelmäßigen Form der Staubpartikel in optischen Modellen zu
nutzen um damit aus den Messungen der Fernerkundung mehr Informationen zu
erhalten. Die Größe und Anzahl der Staubpartikel könnten damit selbst aus dem
Weltraum besser bestimmt werden. Die Leibniz-Nachwuchsgruppe wird den Bogen von
Feldbeobachtungen in der Nähe der Wüsten zu Laboruntersuchungen und
Partikel-Modellierung spannen, um den Beitrag von Staub in globalen
Beobachtungen vom Boden und aus dem Weltraum besser zu quantifizieren.
Das Optisches Labor für Lidaranwendungen wird von der Leibniz-Gemeinschaft im
Rahmen des Leibniz-Wettbewerbs für die nächsten fünf Jahre mit knapp einer
Million Euro unterstützt. Mit den Leibniz-Junior Research Groups ermöglicht die
Leibniz-Gemeinschaft exzellenten Postdoktorandinnen und Postdoktoranden, ihre
eigene Nachwuchsgruppe an einem Leibniz-Institut aufzubauen, um eigene
Forschungsvorhaben zu realisieren und sich in ihrem jeweiligen Forschungsfeld
weiter zu etablieren.
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